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高频天波雷达电离层效应及其校正方法研究

陈雪涛  
【摘要】:高频天波雷达通过电离层对电波的折射机制,可以实现大范围、远距离的目标监测。和其它波段的雷达相比较,它具有自己的优势:反隐身,造价低,探测距离远,探测范围大,预警时间长等。然而,这种类型的雷达在使用上也存在不少问题,主要是由于电离层信道的影响所造成,例如在短波波段,频谱拥挤,带宽窄,互相干扰严重;相位路径的失真带来频谱的展宽,极大的影响目标的检测;电离层的多层结构和时变性给目标定位带来极大误差。为了提高高频天波雷达的效能,需要进一步增强系统对电波环境的自适应能力和抗干扰能力。研究电离层对高频天波雷达的影响机制及其效应的校正对于保障雷达系统的正常工作具有重要的意义。 本文所做工作主要包括两部分:第一部分首先阐述电离层对高频电波的影响机制,然后对电离层失真的校正方法及其性能做了详细的研究。第二部分着重阐述了电离层特性研究的工程方法,主要介绍一种新型的电离层探测系统的设计、开发、试验观测结果和应用。作者所做工作主要体现在: 1.分析总结了电离层对高频雷达电波的影响机制 2.就电离层对雷达电波影响校正的信号处理方法做了比较研究,在研究算法性能基础上,提出了相位失真校正对模型的敏感性,并提出相应的改进方法: 1)改进的类MUSIC算法,该方法对缓变相位失真具有更好的校正效果; 2)引入信道频域均衡法校正快速变化的相位失真,取得了很好的效果; 3.根据射频干扰的特点,提出了简单而有效的距离域变换法消除射频干扰。 4.设计开发了新型电离层探测系统的主程序,并在实际探测中取得了成功。 5.就新型电离层探测仪在电离层失真校正中的应用提出了工程校正方案。


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